Типы и формы сечения вскрывающих выработок и методика определения их сечения

23.09.2020

Вскрытием называется комплекс выработок, пройденных до месторождения для его разработки. Вскрывающие выработки, проходимые с поверхности (вертикальные и наклонные шахтные стволы, основные штольни) называются главными в отличие от вспомогательных или дополнительных, к которым относятся слепые стволы, вспомогательные штольни, шурфы и другие выработки.

Выработки, пройденные с поверхности, служат для спуска и подъема рабочих, транспортировки полезного ископаемого и пустой породы, доставки материалов и оборудования. Они используются также для вентиляции и служат в качестве второго выхода на поверхность.

Вспомогательные выработки используются для вскрытия слепых залежей, нижних горизонтов месторождения, а иногда и для вскрытия верхней его части, для передвижения людей, доставки материалов и оборудования, а также для вентиляции.

Все выработки, пройденные для вскрытия месторождения, называются капитальными горными выработками.

При большой производительности предприятия и особенно при разработке глубоко залегающих месторождений на отечественных и зарубежных рудниках кроме рудоподъемных стволов проходят стволы для вспомогательных операций — спуска и подъема людей, материалов и оборудования и подготовки нижележащих горизонтов (рудники Криворожья, Кируна в Швеции и др.). В обширных месторождениях с большой глубиной залегания закладываются на отдельных участках специальные воздухоподающие стволы.

Основным вскрывающим выработкам — стволам (вертикальным и наклонным) и штольням — свойственны свои преимущества и недостатки.

При сравнении наклонных и вертикальных стволов необходимо учитывать следующие факторы:

1. Длина наклонного ствола больше вертикального, причем

разница увеличивается с уменьшением угла падения залежей. При одинаковой добыче размер подъемных сосудов, а следовательно, и площадь поперечного сечения наклонного ствола больше, чем вертикального. Стоимость поддержания вертикального ствола меньше вследствие его меньшей длины по сравнению с длиной наклонного ствола. Кроме того, наклонный ствол испытывает неравномерное давление пород, что связано с более частым его ремонтом, особенно при креплении деревом.

2. Общая длина квершлагов при вскрытии наклонным стволом меньше. Разница весьма существенная в пологопадающих месторождениях и при расположении вертикального ствола в лежачем или висячем боку вне зоны сдвижения пород. Общая стоимость проходки квершлагов и откатки по ним горной массы значительно меньше при наклонном стволе, что является его преимуществом. Подобное обстоятельство может быть иногда причиной отказа от вскрытия вертикальным стволом.

3. Капитальные затраты на поверхностные сооружения не играют решающей роли, так как они примерно одинаковы в обоих вариантах.

4. Скорость скипового и клетьевого подъемов в наклонном стволе меньше и за одно и то же время в вертикальном стволе будет поднято больше груза. В наклонных стволах длина и износ канатов больше, требуются направляющие ролики, неисправность которых является причиной аварий — сход скипов с рельс и обрыв подъемных канатов, что приводит к перерывам в работе. Поэтому стоимость подъема по наклонным стволам более высокая, примерно на 15—20%. Приведенные недостатки теряют свое значение при оборудовании наклонных стволов ленточными конвейерами. Практика показала, что в этом случае стоимость подъема более низкая по сравнению с клетьевыми и скиповыми подъемами в вертикаль-пых стволах.

5. Стоимость водоотлива в наклонном стволе более высокая за счет большей длины трубопровода и увеличения его первоначальной стоимости, монтажа и ремонта. Повышается расход электроэнергии вследствие большего сопротивления движению воды по трубам и установки более мощных насосов.

Наклонные стволы желательно закладывать в условиях спокойного залегания пород при выдержанном угле падения рудного тела. Резкое изменение элементов залегания, наличие сбросов и зон нарушений значительно усложняют и удорожают стоимость проходки стволов. Преимущество вскрытия наклонными стволами по фактору уменьшения стоимости проходки квершлагов и откатки по ним горной массы в последнее время в известной мере потеряло свое значение.

Тенденция к увеличению длины шахтных полей и высоты этажа привела к снижению удельного значения стоимости квершлагов на единицу добычи, а использование мощных электровозов и большегрузовых вагонеток уменьшило удорожание при увеличении расстояния откатки. Поэтому при разработке мощных и глубоко залегающих месторождений и большой производительности предприятий как у нас, так и за рубежом предпочтение отдается вскрытию вертикальными стволами.

Вскрытие наклонными стволами более целесообразно в наклонных и пологопадающих рудных телах, сравнительно неглубоко залегающих, при небольшой длине шахтных полей. Тогда меньшая длина квершлагов и стоимость их проходки, а также снижение стоимости откатки оправдают перерасход по другим статьям.

В основном вертикальные стволы применяются при углах падения рудных тел свыше 45°. и от 0 до 20°, когда длина наклонных стволов будет значительно больше вертикальных.

Наклонные стволы чаще всего применяют для вскрытия залежей с углом падения от 20 до 45°.

С внедрением в рудную промышленность износоустойчивых ленточных конвейеров п самоходного оборудования наметилась тенденция к более широкому применению наклонных стволов, что будет разобрано ниже при рассмотрении вариантов вскрытия.

Преимущество вскрытия штольнями заключается в следующем:

1. Стоимость проходки и крепления 1 м штольни значительно меньше стоимости 1 м ствола. Разница увеличивается в месторождениях с большим притоком воды, когда при проходке штолен не требуется установки каких-либо водоотливных средств или специальных способов проходки. Нет квершлагов и околоствольных выработок. Стоимость поверхностных сооружении у устья штольни и оборудования намного меньше по сравнению со стоимостью шахтного ствола — не строятся копер, надшахтное здание и здание подъемных машин. Все это приводит к снижению капитальных затрат.

2. Эксплуатационные расходы на 1 т добычи значительно снижаются. Большая экономия на водоотливе, так как здесь нередко нет необходимости в камерах с насосными установками и водосборниками. Иногда стоимость проходки штольни оправдывается только экономией на водоотливе. Отсутствуют расходы по подъему и представляется возможным доставлять руду от люков на откаточном выработке до обогатительной фабрики без перегрузки.

3. Скорость проходки штольни больше, что вместе со снижением объема поверхностных сооружений позволяет сократить срок ввода месторождения в эксплуатацию по сравнению со вскрытием стволами.

Вскрытие штольнями имеет ограниченное применение — только на месторождениях, расположенных в гористой местности. В этом случае удорожаются строительство путей сообщения, доставка материалов и оборудования, жилой поселок обычно удалей от устья штольни на значительное расстояние.

Шахтные стволы. Для вскрытия рудных месторождений применяют стволы круглой, прямоугольной и эллиптической формы сечения. Наибольшее распространение получили стволы круглого и прямоугольного поперечного сечения. Стволы эллиптической формы применяются в настоящее время редко. На выбор формы, способа крепления и размеров поперечного сечения подъемных стволов в основном влияют характеристика пород, глубина и срок существования шахты; суточная производительность и вид подъемных сосудов и требования вентиляции.

Стволы прямоугольного сечения с деревянной крепью применяются преимущественно при проходке в устойчивых породах при сравнительно небольшой глубине — до 300 м (Джезказган, некоторые шахты Урала и др.) для шахт производительностью 100— 400 т/год и сроком существования до 15—20 лет. Ho в практике имеются примеры, когда стволы прямоугольного сечения пройдены на очень большую глубину — в Южной Африке в районе Витватерсранда до 3200 м, в Канаде на ряде рудников от 800 до 1800 м. Крепь при этом — чаще деревянная и металлическая, реже бетонная.

Преимущества прямоугольного сечения по сравнению с круглым следующие: площадь ствола используется более полно, благодаря чему она уменьшается по сравнению с круглой формой сечения в среднем на 30—40%; стоимость деревянной и металлической крепи более низкая по сравнению с другими видами; меньшее сечение и более простое возведение деревянной и металлической крепи стволов позволяет проходить их с повышенной скоростью.

Недостаток прямоугольного сечения заключается в меньшей сопротивляемости стенок стволов давлению вмещающих пород, что и ограничивает возможность его применения. С целью повышения устойчивости прямоугольных глубоких стволов и снижения пожароопасности применяются металлическая, бетонная, а иногда железобетонная крепь (медно-порфировые рудники США).

Размеры поперечного сечения прямоугольных стволов, количество отделений в них и их распределение зависят от масштаба добычи и глубины.

На рудниках с большой производительностью и длительным сроком существования для вскрытия месторождений, залегающих на значительной глубине, в качестве типового принято круглое сечение подъемных и вентиляционных стволов, так как оно в наибольшей степени противостоит давлению вмещающих пород. Kpyглые стволы крепят бетоном, бетонитом, кирпичом, металлическими

и железобетонными тюбингами.

Размеры поперечного сечения подъемных стволов находят с учетом часовой производительности подъема, годовой добычи и размеров лестничного и трубного отделения.

Часовую производительность подъема определяют исходя из годовой добычи. В соответствии с глубиной разработки принимают скорость движения подъемных сосудов. На основании этих данных находят количество подъемов в час и вес груза, поднимаемого за один подъем, а отсюда и размер сосуда — скипа или вагонетки. В зависимости от количества вагонеток, поднимаемых в клети, находят ее размер. Клеть должна быть проверена на возможность спуска и подъема за 30—40 мин смены подземных рабочих. Производительность на одного подземного в смену берется из проектов с учетом практики аналогичных предприятии, а зная сменную добычу, определяют необходимое количество подземных рабочих. На основании полученных данных определяют количество подъемных сосудов, подъемных отделений и их размеры. Стволы большой производительности оборудуются инспекторским подъемом.

Размеры лестничного отделения принимаются по существующим правилам, а трубного отделения — по количеству и диаметру трубопроводов. Диаметр воздухопровода находят исходя из потребности сжатого воздуха.

Все сказанное позволяет с учетом вида крепи и требуемых зазоров найти поперечные размеры ствола в зависимости от его назначения. Ствол должен быть проверен на пропуск необходимого количества воздуха, если по данному стволу воздух поступает в подземные работы.

Размеры вентиляционных стволов определяются по количеству выходящего по нему воздуха. Потребность в воздухе подсчитывается в зависимости от сменной добычи по расходу BB или по пылевому фактору, а скорости движения струн принимаются по правилам безопасности.

На форму поперечного сечения и способ крепления наклонных стволов влияют те же факторы, что и вертикальных стволов. Принципы определения размеров наклонных стволов те же, что и вертикальных. В стволах с малым углом наклона и небольшой глубиной предусматривается ходок для движения людей. Вид подъемных устройств, количество отделений и их размещение в наклонном стволе диктуется его назначением.

Штольни. На форму поперечного сечения штолен и способ их крепления влияют устойчивость пород, производительность и срок службы. Размеры поперечного сечения штолен устанавливаются с учетом формы и вида крепи, габаритов вагонеток, электровозов и самоходного оборудования; высоты, необходимой для подвески контактного провода при электровозной откатке; количества путей; величины зазоров и ширины проходов для люден. При интенсивной откатке ширину свободных проходов следует принимать с обеих сторон штольни не меньше 0,7 м.

Проходка и крепление горизонтальных, вертикальных и наклонных выработок, сведения о их сечении подробно разбираются в соответствующих курсах, в данном же учебнике приведены только краткие основные данные.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна